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Messungen widerlegen Apple

GPU von iPad3 nicht 4 mal schneller als Nvidia

13. März 2012, 11:01 Uhr   |  Frank Riemenschneider

Stolz verkündete Apple-CEO Tim Cook bei der Präsentation des neuen iPads, dass der Prozessor A5X dank Quad-Core-GPU viermal schnellere Grafiken auf das Display zaubern würde als Nvidias Tegra-3-Prozessor. Nvidia bezweifelte Cooks Aussagen von Anfang an - zu Recht wie sich bei unseren Messungen herausstellte.

Einer der wenigen Benchmarks, die sowohl für Apples Betriebssystem iOS als auch für Googles Android verfügbar sind, ist der GLBenchmark, den wir auf dem Tablet ASUS Transformer Prime (angetrieben von Nvidias Quad-Core-Prozessor Tegra-3 mit vier ARM Cortex-A9) und den drei iPad-Generationen ablaufen liessen.

Er misst die Leistungsfähigkeit sowohl auf Applikationsebene (einem Egypt genannten Benchmark, bei dem ein grafikintensives Spiel in der Antike simuliert und ein Pro genanntes Szenario, in welchem sich mit einem Dinosaurier auseinandergesetzt wird) als auch auf Low-Level-Ebene der GPU (wo z.B. die Darstellung von Texturen, Fülleffekten und Schattierungen gemessen werden).

In Tabelle 1 sind die reinen Messergebnisse dargestellt, in Tabelle 2 finden sich die Faktoren, um welche iPad 2 und iPad 3 besser oder schlechter als der ASUS sind. Bei den Ergebnissen, die in Millisekunden (ms) angegeben wurden, sind kleinere Werte besser, ansonsten bei den Durchsatzwerten pro Sekunde die höheren Werte.

Laut Apple-CEO Tim Cook war schon die GPU des iPad 2 doppelt so leistungsfähig wie die des Tegra-3. Mit den Messwerten von Egypt und Pro lässt sich dieses nicht bestätigen, nicht in einer einzigen Messung war das iPad 2 doppelt so schnell wie der ASUS. Bei den Low-Level-Grafikoperationen kam das iPad 2 nur in vier von 25 Messungen auf einen Faktor größer als 2, dafür war der ASUS in 8 Messungen sogar besser (Faktoren kleiner als 1).


iPad 1
iPad 2
 iPad 3
ASUS Transformer Prime
Prozessor
Apple A4
Apple A5
Apple A5X
NVIDIA Tegra-3
 Core ARM Cortex-A8 Single-Core
ARM Cortex-A9 Dual-Core
ARM Cortex-A9 Dual-Core
 ARM Cortex-A9 Quad-Core
Grafik-Engine Imagination PowerVR SGX 535 Imagination PowerVR SGX543MP2 Imagination PowerVR SGX543MP4 Nvidia ULP GeForce
Ergebnisse GLBenchmark 2.1.        
Egypt Fixed Time 239383 ms 47551 ms 47245 ms
61720 ms
Egypt High 1126 Frames (10,0 FPS) 6701 Frames (59,3 FPS) 6768 Frames (59,9 FPS)
Nicht unterstützt
Egypt Offscreen 720p 1293 Frames (11,4 FPS) 10181 Frames (90,1 FPS) 15924 Frames (140,9 FPS)
7732 Frames (68,4 FPS)
Egypt Standard 1405 Frames (12,4 FPS) 6739 Frames (59,6 FPS) 6769 Frames (59,9 FPS) 6080 Frames (53,8 FPS)
Pro Fixed Time 75751 ms 20868 ms 20857 ms 22944 ms
Pro High 787 Fremes (15,7 FPS) 2967 Frames (59,3 FPS) 2998 Frames (60  FPS) Nicht unterstützt
Pro Offscreen 720p 902 Frames (18,0 FPS) 7552 Frames (151,0 FPS) 12603 Frames (252,1 FPS) 4065 Frames (81,3 FPS)
Pro Standard 998 Frames (20,0 FPS) 2998 Frames (60,0 FPS) 2998 Frames (60,0  FPS) 2794 Frames (55,9 FPS)
Low-Level-3D-Messungen        
Array Test 3410 kVertex/s (26,0 FPS) 7870 kVertex/s (59,9 FPS) 7801 kVertex/s (59,4 FPS) 7930 kVertex/s (60,4 FPS)
Branching Test Balanced 3231 kShader/s (3,5 FPS) 20548 kShader/s (22,4 FPS) 39895 kShaders/s (43,5 FPS) 17156 kShader/s (15,7 FPS)
Branching Test fragmented weighted 8803 kFragment/s (11,2 FPS) 45722 kFragment/s (58,1 FPS) 47184 kFragment/s (60,0 FPS) 27398 kFragment/s (28,5 FPS)
Branching Test vertex weighted 5113 kVertex/s (38,9 FPS) 7872 kVertex/s (59,9 FPS) 7656 kVertex/s (58,3 FPS) 6315 kVertex/s (48,1 FPS)
Common Test Balanced 1688 kShader/s (1,8 FPS) 5934 kShader/s (6,5 FPS) 11824 kShaders/s (12,9 FPS) 13487 kShader/s (12,3 FPS)
Common Test fragmented weighted 1697 kFragment/s (2,2 FPS) 6204 kFragment/s (7,9 FPS) 12296 kFragments/s (15,6 FPS)
27398 kFragment/s (28,5 FPS)
Common Test vertex weighted 1519 kVertex/s (11,6 FPS) 6743 kVertex/s (51,3 FPS) 7595 kVertex/s (58,0 FPS) 4600 kVertex/s (27,0 FPS)
Geometric Test balanced 1356 kShader/s (1,5 FPS) 8477 kShader/s (9,2 FPS) 16876 kShaders/s (18,4 FPS) 9419 kShader/s (6,9 FPS)
Geometric Test fragmented weighted 2252 kFragment/s (2,9 FPS) 9568 kFragment/s (12,2 FPS) 18858 kFragment/s (24,0 FPS) 19351 kFragment/s (20,1 FPS)
Geometric test vertex weighted 1953 kVertex/s (14,9 FPS) 7853 kVertex/s (59,8 FPS) 7531 kVertex/s (57,3 FPS) 3540 kVertex/s (27,0 FPS)
Exponential Test balanced 2022 kShader/s (2,2 FPS) 17115 kShader/s (18,6 FPS) 33950 kShader/s (37,0 FPS) 7602 kShader/s (6,9 FPS)
Exponential Test fragmented weighted 3914 kFragment/s (5,0 FPS) 19737 kFragment/s (25,1 FPS) 38773 kFragment/s (49,3 FPS) 17042 kFragment/s (17,7 FPS)
Exponential Test vertex weighted 3116 kVertex/s (23,7 FPS) 7860 kVertex/s (59,9 FPS) 7782 kVertex/s (59,3 FPS) 5437 kVertex/s (41,4 FPS)
Fill Test warm-up 170941 kTexels/s 1002350 kTexels/s 1982756 kTexels/s 425251 kTexels/s
For loop Test balanced 2788 kShader/s (3,0 FPS) 19981 kShader/s (21,8 FPS) 39166 kShader/s (42,7 FPS) 16811 kShader/s (15,4 FPS)
For loop Test fragmented weighted 4951 kFragment/s (6,3 FPS) 24115 kFragment/s (30,7 FPS) 44751 kFragment/s (56,9 FPS) 40646 kFragments/s (42,2 FPS)
For loop Test vertex weighted 3877 kVertex/s (29,5 FPS) 7872 kVertex/s (59,9 FPS) 7744 kVertex/s (59,0 FPS) 3750 kVertex/s (28,6 FPS)
Triangle Test textured, fragmented lit warm-up 5754 kTriangles/s 44389 kTriangles/s 92698 kTriangles/s 27032 kTriangles/s
Triangle Test textured, vertex lit warm-up 9382 kTriangles/s 46184 kTriangles/s 93796 kTriangles/s 28932 kTriangles/s
Triangle Test textured warm-up 16905 kTriangles/s 66782 kTriangles/s 125153 kTriangles/s 54633 kTriangles/s
Trianlge Test warm-up 16288 kTriangles/s 74263 Triangles/s 129217 kTRiangles/s 56087 kTriangles/s
Trigonometric Test balanced 1349 kShader/s (1,5 FPS) 4685 kShader/s (5,1 FPS) 9224 kShaders/s (10,1 FPS) 9951 kShader/s (9,1 FPS)
Trigonometric Test fragmented weighted 2056 kFragment/s (2,6 FPS) 5366 kFragment/s (6,8 FPS) 10625 kFragment/s (13,5 FPS) 19343 kFragment/s (20,1 FPS)
Trigonometric Test vertex weighted 1019 kVertex/s (7,8 FPS) 4893 kVertex/s (37,3 FPS) 7356 kVertex/s (56,0 FPS) 6151 kVertex/s (46,8 FPS)
Swapbuffer speed 601 (60,1 FPS) 601 (60,1 FPS) 601 (60,1 FPS) 607 (60,7 FPS)

Die größte Überraschung wartete jedoch beim neuen iPad 3. Dieses sollte ja laut Cook eine nochmals doppelt so schnelle Grafikdarstellung wie beim iPad 2 und damit eine in Summe viermal schnellere als beim Tegra-3 ermöglichen.

Wie die Messwerte der Egypt- und Pro-Benchmarks zeigen, trifft dies nicht zu - bei 720p-Darstellung kommt man auf Faktor 2 bzw. 3,1 gegenüber dem Tegra-3, in den anderen Darstellungsmodi gab es gegenüber dem iPad 2 überhaupt keine Verbesserung und gegenüber dem Tegra-3 nur rund 10 % bessere Messwerte.

Bei den Low-Level-Grafikoperationen liefert die Quad-Core-GPU PowerVR SGX 544MP4 zum Teil große Fortschritte gegenüber ihrer im iPad 2 eingesetzten Dual-Core-Version. Cooks Ankündigung konnte in genau zwei Messungen bestätigt werden, wo der Apple A5X tatsächlich mehr als viermal so schnell rechnet wie der Tegra-3. Nachwievor konnte der Tegra-3 den Apple-Chip aber auch schlagen, wenn auch nur noch in vier Messungen.

Im Schnitt kommt der A5X bei den 3D-Grafikoperationen auf Faktor 1,9 gegenüber dem Tegra-3, was nichteinmal der doppelten Leistungsfähigkeit entspricht, geschweige denn der vierfachen. Tim Cook hat sich bei der iPad-Präsentation also offenbar sehr weit aus dem Fenster gelehnt.


ASUS Prime
iPad 2
 iPad 3
Prozessor
NVIDIA Tegra-3
Apple A5
Apple A5X
Ergebnisse GLBenchmark 2.1.      
Egypt Fixed Time 1
1,3
1,3
Egypt High Nicht verfügbar -
 -
Egypt Offscreen 720p 1 1,3
2,0
Egypt Standard 1 1,1
1,1
Pro Fixed Time 1 1,1
1,1
Pro High Nicht verfügbar
-
 -
Pro Offscreen 720p 1
1,9
3,1
Pro Standard 1
1,1
1,1
Low-Level-3D-Messungen      
Array Test 1
1,0
1,0
Branching Test Balanced 1
1,2
2,3
Branching Test fragmented weighted 1
1,7
1,7
Branching Test vertex weighted 1
1,2
1,2
Common Test Balanced 1
0,4
0,9
Common Test fragmented weighted 1
0,2
0,4
Common Test vertex weighted 1 1,5
1,7
Geometric Test balanced 1 0,9
1,8
Geometric Test fragmented weighted 1 0,5
1,0
Geometric test vertex weighted 1 2,2
2,1
Exponential Test balanced 1 2,3
4,5
Exponential Test fragmented weighted 1 1,2
2,3
Exponential Test vertex weighted 1 1,4
1,4
Fill Test warm-up 1 2,4
4,7
For loop Test balanced 1 1,2
2,3
For loop Test fragmented weighted 1 0,6
1,1
For loop Test vertex weighted 1 2,1
2,1
Triangle Test textured, fragmented lit warm-up 1 1,6
3,4
Triangle Test textured, vertex lit warm-up 1 1,6
3,2
Triangle Test textured warm-up 1 1,2
2,3
Trianlge Test warm-up 1 1,3
2,3
Trigonometric Test balanced 1 0,5
0,9
Trigonometric Test fragmented weighted 1 0,3
0,6
Trigonometric Test vertex weighted 1 0,8
1,2
Swapbuffer speed 1 1,0
1,0

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